� by the Institute
of Forensic Research
Problems of Forensic Sciences 2009, vol. LXXX, 441 449 ISSN 1230-7483
CYANIDE INTOXICATION  AN OLD ISSUE, NEW CHALLENGES
Zbigniew KOŁACIŃSKI1, 2, Konrad R
LIWKIEWICZ1, Renata WINNICKA1, Jarosław BERENT2
1
Department of Acute Intoxications, Institute of Occupational Medicine, Łódx
, Poland
2
Department of Forensic Medicine, Medical University, Łódx
, Poland
Abstract
Cyanides, released during the pyrolysis of plastics, pose a lethal threat to fire victims. The dramatic clinical course of intoxication
has led to a tendency throughout the world to equip medical emergency teams and even firemen with antidotes used previously
only in hospital settings. Thus, the process of treatment begins at the prehospital stage. This procedure does not always save lives
and, moreover, it may be an important factor in changing the kinetics of cyanides and interfering with the reliability of toxicologi-
cal analysis. The presence of the antidotes themselves may significantly change the results of tests. There is an additional problem
related to the direct toxicity of antidotes, which may be important when evaluating medical errors. A factor which diminishes the
reliability of expert opinions is the paucity of data concerning the influence of conditions of collection and preservation of sam-
ples on the process of releasing cyanides from erythrocytes due to autolytic processes. A lack of standards in this area may lead to
improper interpretation of results and imprecise or even incorrect medico-legal opinions. For reasons mentioned above,
alternative methods of blood testing should be considered to assess the severity of cyanides intoxication.
Key words
Fire smoke; Cyanides; Pre-hospital treatment; Laboratory findings; Interfering factors; Medico-le gal opinion.
Received 29 June 2009; accepted 13 October 2009
1. Introduction Artificial materials in most cases are harmless for
humans. The danger of intoxication occurs when, as
Hydrogen cyanide is the one of the most violently a result of pyrolysis of these compounds, hydrogen
acting chemically asphyxiating gases. The mechanism cyanide or cyanide ions are released in an uncontrolled
of action consists in the blocking of the trivalent iron way [1, 2, 7, 12]. In the Unites States of America, 5 to
of mitochondrial cytochrome oxidase by cyanide ions. 10 thousand people die each year as a result of fire
This causes intracellular hypoxia and rapid immobili- smoke exposure. On the basis of toxicological analy-
sation of all vital functions of the cell related to oxygen sis, concurrent intoxication by carbon monoxide and
conversion. Acute intoxication can also be caused by cyanides was recognised as the main cause of death
consumption of the potassium or sodium salt of hydro- [20, 27].
cyanic acid [8, 10]. The aim of this paper is to point out potential prob-
Cyanides are essential components of the diet, be- lems or even mistakes which may occur in medico-le-
cause they participate in many metabolic processes gal evaluation due to the effects of lifesaving activ-
and syntheses, e.g. cyanocobalamin  vitamin B12. The ities. The application of specific methods of medical
growth of the chemical industry, especially in the area treatment can significantly influence the results of tox-
of plastics, herbicides and solvents  has resulted in icological analysis. Thus, verification of currently ap-
numerous new sources of cyanide ions emission [1, 2]. plied methods or development of new analytical
442 Z. Kołaciński, K. R
liwkiewicz, R. Winnicka et al.
methods and standardization of preservation and stor- 109 victims poisoned by fire smoke were significantly
age procedures of biological materials are needed. lower than lethal [4].
2. Main biomarkers of fire smoke intoxication 3. Specific methods of treatment
Fire smoke is a mixture of irritant and chemically The intensity of the toxic activity of cyanides and
and physically asphyxiating gases. The toxic agent the coexistence of other gases, mainly carbon monox-
which is claimed to be the most common cause of ide, in fire smoke, which make the prognosis worse,
death is carbon monoxide. However, as a result of the are the reasons for the necessity for immediate medical
prevalence of plastics, this opinion should be verified action before transport to a hospital [4, 5, 7, 9, 12]. In
and new standards of lifesaving procedures of persons many countries usage of anti-cyanide antidotes by
poisoned by fire smoke should be put into practice [4, medical emergency teams or even firemen has become
5, 7, 9, 12, 17, 18, 23, 28]. a standard procedure [4, 5, 7, 12, 18, 23, 28]. This situ-
Analysis for the presence of cyanides in the blood ation has caused a new problem for medico-legal anal-
of persons who have died in fires is rarely performed. ysis and opinioning, because new factors have ap-
Well-documented cases concern incidents involving peared which affect cyanide kinetics. The presence of
high fatality rates or where analyses have been re- the antidote itself in blood and tissues can be a poten-
quested by insurance companies. Analysis of the blood tial interference factor in subsequent analysis.
of passengers of a plane which burned at Manchester Specific treatment of cyanide intoxication is based
International Airport in 1985 showed that hydrogen on application of three basic kinds of antidotes: metha-
cyanide was the main toxic agent. In the group of emoglobin inducing compounds (the methaemoglobin
54 victims, cyanides concentration exceeding 1 mg/l binds cyanide ions); compounds directly combining
(median 2.2 mg/l) was determined in 87% [22]. This with cyanides; and donors of sulphur, which, after
value is considered to be potentially lethal [8, 10, 21, reaction with cyanides, make nontoxic thiocyanides
22]. A lethal concentration of carboxyhaemoglobin [8, 10].
(COHb)  that is, exceeding 50%  was determined in
only 21% of victims [22]. A similar situation took
place during a fire in a hotel in Puerto Rico. The hydro- 4. Antidotes as potential factors that interfere
gen cyanide concentration exceeded 1 mg/l in over with the results of toxicological analysis
48% of victims, while lethal carbon monoxide concen- and medico-legal opinioning
tration was found in only 5% of victims [19].
Meta-analysis of 2002 fires showed that in groups Research on the influence of methaemoglobinemia
of people from the same place of exposure, the hydro- (MtHb), as well as the time and the conditions of stor-
gen cyanide concentration in blood slightly exceeded age of biological material on results of analysis for evi-
1 mg/l in the case of 33% to 98% of victims, and in 5% dential purposes, was presented by Moriya and co-
to 48% of victims the concentration was acknowl- workers [26]. Observations of intoxication consequen-
edged to be lethal. Analysis of COHb concentration ces in victims of fire were the inspiration for the re-
also showed significant differences between investi- search. Analysis of blood performed using headspace
gated groups, ranging from 5% to 98% [1]. The au- gas chromatography showed significant differences in
thors point out that the presence of cyanides in smoke cyanide concentrations, even though the samples were
can be predicted on the basis of knowledge of the type collected from victims who died in the same place of
of object that burned. High amounts of cyanides are exposure. An experiment was carried out using rab-
emitted in places where the basic fittings are made bits, which received an intramuscular injection of a le-
from plastics (offices, hotels, cars, planes). Carbon thal dose of potassium cyanide. The investigated pop-
monoxide prevails in accommodations. ulation was administered 3% sodium nitrate (an tidote)
Each of the gases  carbon monoxide or hydrogen before injection of the poison, while a control group
cyanide  can be a cause of death separately, but many received physiological salt. The hearts of animals,
publications have pointed out the lethal effects of total filled with blood, were stored at 460oC for 1 hour
mean concentrations [1, 4, 16, 29]. Baud and co-work- to simulate overheating. Next, they were kept for
ers found that the concentrations of COHb and cya- 23 hours at 20 25oC, and for 48 hours at 4oC. Cyanide
nides in many casualties amongst a population of concentrations were determined after 23 and 48 hours.
The MtHb caused by the sodium nitrate injection
Problems of Forensic Sciences 2009, vol. LXXX, 441 449
Cyanide intoxication  an old issue, new challenges 443
reached a concentration of 6.9%. In the investigated needed [8]. During lifesaving procedures, which are
population, the cyanide concentration decreased after carried out in stressful conditions, it is possible to
23 hours by 85% in comparison with the concentration overdose the antidote. In such a case, the MtHb con-
at the moment of the animals death. However, after centration can reach values of over 50% [8, 10, 14].
a subsequent 48 hours of storage at 4oC, the concentra- Improperly implemented therapy can become an
tion increased to 37% of the initial value. additional factor making the prognosis worse [7, 15].
Some of the hearts from the control group were not Studies on mice, which, after receiving a sub-lethal
cooled to 4oC. In these cases, the concentration of dose of potassium cyanide, were placed in a CO atmo-
cyanides was indeterminable after the end of the ex- sphere for several minutes, showed that mortality in-
periment. This phenomenon is difficult to explain. It creased after the application of an antidote (sodium
was probably caused by cyanide release from blood nitrate) by 25% in comparison with an untreated con-
cells in autolytic processes and their deposition in cells trol group. In a group which received amyl nitrate as an
of heart muscle. A similar process can occur in victims antidote, mortality increased by 43%, and, when the
of fire poisoned by cyanides. Administration of anti- dose was doubled, by as much as 59% [24]. A high
dotes that have the ability to induce methaemoglobin concentration of MtHb, caused by improper therapy,
causes not only a redistribution of the cyanides from can lead to life-threatening generalised anoxia or
receptor tissues to blood, but also a decrease in their multi-organ damage [15].
population in blood cells [32]. Cyanides can also be re- The above-mentioned aspects of antidote usage,
leased from erythrocytes as a result of autolytic pro- particularly the possibility of a threat to life caused by
cesses. Thus, establishing a standard procedure relat- improper diagnosis or therapy, create a real danger of
ing to time of sampling and toxicological analysis medical errors. Because of the circumstances of intox-
seems to be extremely important as it may reduce in- ication and kind of toxic agent, this situation can be-
terference factors. come the subject of expert opinions by toxicologists
In the experiment described above, the fact that the and forensic medical doctors. This is an additional ar-
mean concentration of cyanides in the control material gument for drawing up standard toxicological analyti-
(without sodium nitrate) at the moment of the animals cal procedures. It seems to be advisable to additionally
death was over ten times lower (47.4 vs 3.56 mg/l) was determine the MtHb concentration in all fatal cases of
surprising and also difficult to explain. It is possible fire smoke poisoning where specific treatment has
that it was caused by a very dynamic distribution of been applied. There is no such necessity if metha-
cyanides in tissues. The decrease in cyanides concen- emoglobin inducing drugs were not administered dur-
tration in blood also occurred in a different way. In ing the therapeutic process.
23 hours it decreased by 46%, and after 48 hours During the therapy, sodium dithionite should be
10% of the initial amount remained. It seems that the administered directly after dosage of methaemoglobin
influence of storage conditions of samples on cyanide inducing drugs. This leads to production of thiocya-
kinetics is another factor which has to be taken into ac- nides, which are removed by the kidneys. The pres-
count in medico-legal opinioning. ence of this drug can, however, lead to overestimation
In the case of mixed exposure to carbon monoxide of cyanide concentration when using micro-diffusion
and hydrogen cyanide, part of the haemoglobin trans- analytical methods [25, 31].
forms to carboxyhaemoglobin. This reduces the ability
A new generation of antidotes to cyanide intoxica-
to transport oxygen into tissues. Simultaneously, cya- tion has been available commercially for several years.
nide ions block the possibility of utilizing oxygen in Hydroxocobalamin (HCB) is an antidote which does
the cells, as a consequence of inactivation of cyto- not compete with cyanides and carbon monoxide in
chrome oxidase functions [8, 10]. The mentioned oxygen transport and utilization in cells [5, 7, 23, 28].
mechanisms lead to a summation of tissue anoxia. This It is a precursor of vitamin B12  cyanocobalamin. Vi-
especially concerns organs that are critical in the in- tamin B12 is produced as a result of combining with cy-
toxication process  the brain and heart. From the mo- anide ions. Cyanocobalamin is removed by the kidneys
ment of administration of an antidote which is able to in 2 3 days. A study by Aster and Baud, performed
induce methaemoglobin, a new factor which impairs with fibroblast culture using labelled HCB, showed
oxygen transport has appeared. In the experimental that it penetrates into cells, i.e. detoxification takes
conditions described above, the antidote was given be- place at receptor sites [3]. Up till now, no clinical
fore the poison injection, obtaining a small concentra- life-threatening side-effects have been demonstrated
tion of MtHb. To balance a potentially lethal dose of [5, 7, 9]. In 1996, HCB was released onto the pharma-
cyanides, a minimum concentration of 15% MtHb is ceutical market in France and has become a standard
Problems of Forensic Sciences 2009, vol. LXXX, 441 449
444 Z. Kołaciński, K. R
liwkiewicz, R. Winnicka et al.
component of medical kits of medical emergency teams tration in this organ. Higher concentrations were deter-
for the routine treatment of victims of fire [9, 28]. mined in all remaining homogenates and in blood. The
HKB at an effective lifesaving dosage (5 g) leads to level of cytochrome oxidase activity was stable for
pinkish colour of the mucous and urine and can be 48 hours in all tissue homogenates, excluding kidneys.
a cause of elevated results of biochemical analysis The concentration of cyanides determined in blood
based on colorimetric methods [11]. Therefore, when and homogenates was unstable and decreased gradu-
preparing medico-legal expert opinions concerning ally; there were significant differences between con-
cause of death, the reliability of toxicological analysis centrations depending on the investigated organ. The
using methodology based on colorimetry should be authors state that this can be explained by rapid brain
evaluated with great care. death and circulatory arrest before the process of cya-
Te-I and co-workers described a case of nearly nide distribution in organs has finished.
two-fold increase of cyanide concentration in patient Determination of mitochondrial rhodanase activity
plasma an hour after HCB administration. The authors or thiocyanides concentration in critical organs (brain,
suggest that, in the analytical process during incuba- heart) seems to be an equally interesting research
tion with acid, cyanocobalamin releases previously at- direction.
tached cyanide ions, thus giving a falsely elevated
result. The incubation process is the methodological
foundation of the applied colorimetric micro-diffusion 5. Conclusions
method [32].
The presented literature data indicate that med- 1. The presence of hydrogen cyanide in fire smoke
ico-legal expert opinions concerning victims of fire necessitates its consideration in toxicological anal-
should not be limited only to circumstances of death ysis and medico-legal opinioning.
and determination of COHb in blood. Lack of concur- 2. A lack of standards concerning analytical methods,
rent determination of cyanides can lead to incorrect collecting and preservation of biological material
conclusions about the cause of death, particularly in can be the cause of opinioning mistakes.
the presence of low concentrations of COHb. Admin- 3. Application of specific methods of treatment chan-
istration of MtHb-inducing antidotes by medical emer- ges the cyanide kinetics and introduces new factors
gency teams necessitates additional determination of that interfere in toxicological analysis.
this haemoglobin derivative in blood, in order to rule 4. It would seem to be advisable to continue with the
out its influence on the course of intoxication. The current research directions or plan new ones aimed
high risk of analytical mistakes, resulting from admin- at developing and applying indirect methods of qu-
istration of antidotes and autolytic processes and also antifying cyanide exposure.
a lack of standard procedures for collecting and storing
biological material lead to doubts at to whether blood
is the best medium for estimation of risk of cyanide ex- References
posure. Lindsay and co-workers consider that all cur-
1. Alaire Y., Toxicity of fire smoke, Critical Reviews in
rently utilised analytical methods are unsuitable and
Toxicology 2002, 32, 259 289.
time-consuming and the results are non-comparable
2. Alarie Y., The toxicity of smoke from polymeric materials
and unreliable [21]. Therefore the question arises as to
during thermal decomposition, Annual Review of Pharma-
whether researches aimed at improving methods of
cology and Toxicology 1985, 25, 325 347.
blood analysis are heading in the right direction(s).
3. Aster A., Baud F. J., Simultaneous determination of
In 2001, Ikegaya and co-workers published the re-
hydroxocobalamin and its cyanide complex cyanocoba-
sults of a study on the activity of cytochrome oxidase
lamin in human plasma by high-performance liquid chro-
in various organs of laboratory animals that had been
matography. Application to pharmacokinetic studies after
lethally poisoned by cyanides [13]. Tissues of brain,
a high-dose hydroxocobalamin as an antidote for severe
heart, lungs and liver were homogenised, and next, af-
cyanide poisoning, Journal of Chromatography, Biomed-
ter mitochondria extraction, the activity of cytochrome
ical Sciences and Applications 1995, 667, 129 135.
oxidase was determined, using the cytochrome c ex-
4. Baud F., Barriot P., Toffis V. [et al.], Elevated blood cya-
tracted from the heart of an ox as a substrate. The
nide concentration in victims of smoke inhalation, New
cyanides were determined in tissue homogenates and
England Journal of Medicine 1991, 325, 1761 1766.
whole blood using the fluorometric method [30]. The 5. Baud F. J., Cyanide: critical issues in diagnosis and treat-
ment, Human & Experimental Toxicology 2007, 26,
activity of the cytochrome oxidase was lowest in the
191 201.
brain, which did not correlate with the cyanide concen-
Problems of Forensic Sciences 2009, vol. LXXX, 441 449
Cyanide intoxication  an old issue, new challenges 445
6. Borron S., Mg�arbane B., Baud F. J., Hydroxocobalamin chester in 1985, Journal of Forensic Sciences 1991, 36,
is an effective antidote in severe acute cyanide poisoning 179 176.
in man, International Journal of Toxicology 2004, 23, 23. M�garbane B., Delahaye A., Goldgran-Toledano D. [et
399 400. al.], Antidotal treatment of cyanide poisoning. Journal of
7. Ekstein M., Focus of smoke inhalation  the most com- Chinese Medical Association 2003, 66, 193 203.
mon cause of acute cyanide poisoning, Prehospital and 24. Moore S. J., Norris J. C., Walsh D. A. [et al.], Antidotal
Disaster Medicine 2006, 21, 49 55. use of methemoglobin forming cyanide antagonists in
8. Ellenhorn M., Medical toxicology. Diagnosis and treat- concurrent carbon monoxide/cyanide intoxication, Jour-
ment of human poisoning, Williams and Wilkins. Balti- nal of Pharmacology and Experimental Therapy 1987,
more 1997. 242, 70 73.
9. Fortin J. L., Giocanti J. P., Ruttomann M., Prehospital ad- 25. Morgan R. L., Isom G. E., Way J. L.: Resolution of
ministration of hydroxocobalamin for smoke inhala- thiosulfate interference in cyanide determination, Toxi-
tion associated cyanide poisoning: 8 years of experience cology and Applied Pharmacology 1979, 50, 323 328.
in the Paris Fire Brigade, Clinical Toxicology 2006, 44, 26. Moriya F., Hashimoto Y., Potential for error when assess-
37 44. ing blood cyanide concentrations in fire victims, Journal
10. Gossel T. A., Bricker J. D., Principles of clinical toxicol- of Forensic Sciences 2001, 46, 1421 1425.
ogy, Raven Press, New York 1994. 27. National Safety Council. Report on injuries in America
11. Gourlain H., Caliez C., Laforge M. [et al.], Study of the 2001, www.nsc.org/library/rept2000.htm.l/ [February
mechanisms involved in hydroxocobalamin interference 2003].
with determination of some biochemical parameters, 28. Sauer S. W., Keim M. E., Hydroxocobalamin: improved
Annales de Biologie Clinique 1994, 52, 121 124. public health readiness for cyanide disasters, Annals of
12. Guidotti T., Acute cyanide poisoning in prehospital care: Emergency Medicine 2001, 37, 635 641.
new challenges, new tools for intervention, Prehospital 29. Silverman S. H., Purdue G. F., Hunt J. L. [et al.], Cyanide
and Disaster Medicine 2006, 21, 40 47. toxicity in burned patients, Journal of Trauma 1988, 28,
13. Ikegaya H., Iwase H., Hatanaka K. [et al.], Diagnosis of 171 176.
cyanide intoxication by measurement of cytochrome c 30. Suzuki O. [et al.], Direct fluorometric determination of
oxidase activity, Toxicology Letters 2001, 119, 117 123. cyanide in human materials, Forensic Science Interna-
14. Jacobs K., Report on experience with the administration tional 1982, 19, 189 195.
of 4-DMAP in severe prussic acid poisoning. Conse- 31. Sylvester D. M., Holmes R. K., Sander C. [et al.], Interfer-
quences for medical practice, Zentralblatt f�r Arbeits- ence of thiosulfate with potentiometric analysis of cya-
medizin 1984, 34, 274. nide in blood and its elimination, Toxicology and Applied
15. Kerger H., Dodidou P., Passani-Krupa D. [et al.], Exces- Pharmacology 1982, 65, 116 121.
sive methaemoglobinemia and multiorgan failure follow- 32. Te-I W., Cheng-Chung F., Shu-Meng L., [et al.], Elevated
ing 4-DMAP antidote therapy, Resuscitation 2005, 66, plasma cyanide level after hydroxocobalamin infusion for
231 235. cyanide poisoning, American Journal of Emergency
16. Koschel M. J., Where there is smoke, there may be cya- Medicine 2004, 22, 492 493.
nide, American Journal of Nursing 2002, 102, 39 42.
17. Krivoy A., Finkelstein A., Rotman E. [et al.], Cyanides 
treatment beneath the shade of terror, Harefauh 2002,
146, 228 234.
18. Kulig K., Cyanide antidotes and fire toxicology, New
England Journal of Medicine 1991, 325, 181 202.
19. Levin B. C., Rechani P. R., Gurman J. L. [et al.], Analysis
of carboxyhemoglobin and cyanide in blood from victims
of the Dupont Plaza Hotel fire in Puerto Rico, Journal of
Forensic Sciences 1990, 35, 151 168.
20. Leybell I., Borron S. W., Hoffman R. S., Toxicity, cya-
nide, www.emedicine.com/emerg/topic118.htm [De-
cember 2008].
21. Lindsay A. E., Greenbaum A. R., O Hare D., Analytical
Corresponding author
techniques for cyanide in blood and published blood cya-
Zbigniew Kołaciński
nide concentrations from healthy subjects and fire vic-
Katedra i Zakład Medycyny Sądowej
tims, Analityca Chimica Acta 2004, 511, 185 195.
Uniwersytet Medyczny w Łodzi
22. Mayes R. W., The toxicological examination of the vic-
ul. Sędziowska 18a
tims of the British Air Tours Boeing 737 accident at Man-
91-314 Łódx

e-mail: [e-mail]
Problems of Forensic Sciences 2009, vol. LXXX, 441 449
Problems of Forensic Sciences 2009, vol. LXXX, 441 449
ZATRUCIA CYJANKAMI  STARY PROBLEM, NOWE WYZWANIA
1. Wstęp standardów postępowania ratunkowego w stosunku do
osób zatrutych dymami pożarowymi [4, 5, 7, 9, 12, 17,
Cyjanowodór jest jednym z najbardziej gwałtownie 18, 23, 28].
działających gazów duszących chemiczne. Mechanizm Badania krwi na obecnoS
ć cyjanków u osób zmarłych
działania polega na blokowaniu przez jony cyjanowe trój- w wyniku pożarów są wykonywane rzadko. Dobrze udo-
wartoS
ciowego żelaza oksydazy cytochromowej w mi- kumentowane przypadki dotyczą wydarzeń związanych
tochondriach. W efekcie dochodzi do hipoksji wewnątrz- ze znaczącą liczbą ofiar lub wykonywane są na zlecenie
komórkowej i gwałtownego unieruchomienia wszelkich firm ubezpieczeniowych. Analizy krwi pasażerów samo-
procesów życiowych komórki związanych z przemianą lotu, który spłonął na międzynarodowym lotnisku w Man-
tlenową. ToksycznoS
ć ostra związana może być również chesterze w 1985 roku wykazały, że głównym czynni-
ze spożyciem soli potasowej lub sodowej kwasu cyjano- kiem toksycznym był cyjanowodór. W grupie 54 ofiar aż
wodorowego [8, 10]. 87% miało stężenie cyjanków przekraczające 1 mg/l (me-
Cyjanki stanowią niezbędny składnik diety, ponieważ diana 2,2 mg/l) [22]. WartoS
ć ta uznawana jest za poten-
biorą udział w wielu procesach metabolicznych i synte- cjalnie S
miertelną [8, 10, 21, 22]. Tylko 21% ofiar miało
zach, m.in. cyjankobalaminy  witaminy B12 [8, 10]. Roz- we krwi S
miertelne stężenie karboksyhemoglobiny
wój przemysłu chemicznego, a szczególnie jego częS
ci (COHb) przekraczające 50% [22]. Podobna sytuacja miała
związanej z produkcją tworzyw sztucznych, związków miejsce podczas pożaru hotelu w Puerto Rico. U ponad
ochrony roS
lin i rozpuszczalników spowodował, że po- 48% osób stężenia cyjanków przekraczały 1 mg/l, a tylko
jawiły się nowe, liczne x
ródła emisji jonów cyjanowych u 5% wykryto potencjalnie S
miertelne stężenie COHb [19].
[1, 2]. Wyroby przetworzone w większoS
ci przypadków Wykonana metaanaliza 2002 pożarów wykazała, że
nie stanowią zagrożenia dla ludzi. Niebezpieczeństwo za- w grupach ofiar z tego samego miejsca narażenia od 33%
truć pojawia się w chwili, gdy w procesie pyrolizy tych do 98% osób miało stężenie cyjanków we krwi nie-
związków dochodzi do niekontrolowanego uwalniania znacznie powyżej 1 mg/l, a od 5% do 48% stężenia
kwasu cyjanowodorowego lub jonów cyjanowych [1, 2, uznane za S
miertelne. Badania COHb również ujawniły
7, 12]. W Stanach Zjednoczonych AP w okresie roku gi- istotne różnice między analizowanymi grupami wyno-
nie z powodu narażenia na dymy pożarowe 5 do 10 tysię- szące od 5% do 98% [1]. Autorzy zwracają uwagę, że
cy osób. Na podstawie badań toksykologicznych krwi obecnoS
ć cyjanków w dymach można przewidzieć na
jako główną przyczynę rozpoznano współistniejące za- podstawie wiedzy o tym, jakiego typu obiekt płonie.
trucie tlenkiem węgla i cyjankami [20, 27]. Szczególnie duża iloS
ć jonów cyjanowych jest emitowa-
Celem pracy jest zwrócenie uwagi na potencjalne moż - na w pomieszczeniach, w których podstawowe wyposa-
liwoS
ci powstania problemów, a nawet błędów w opiniowa- żenie jest wykonane z tworzyw sztucznych (biura, hotele,
niu sądowo-lekarskim, wynikających z przedszpitalnych samochody, samoloty). Tlenek węgla dominuje w po-
działań ratowniczo-medycznych. Zastosowanie specyficz- mieszczeniach mieszkalnych.
nych metod leczenia może w istotny sposób wpływać na Każdy z gazów oddzielnie, tlenek węgla lub cyja-
wynik analizy toksykologicznej. Taka sytuacja wymaga nowodór, może być przyczyną zgonu, ale w wielu pu-
podjęcia działań zmierzających do weryfikacji obecnie blikacjach zwraca się uwagę na potencjalnie S
miertelne
stosowanych lub opracowania nowych metod analitycz- działanie sumaryczne stężeń S
rednich [1, 4, 16, 29]. Baud
nych oraz standardów zabezpieczania i przechowywania i in. stwierdzili, że wiele ofiar S
miertelnych w badanej
materiału biologicznego. przez nich populacji 109 osób zatrutych dymami pożaro-
wymi miało stężenia COHb i cyjanków zdecydowanie
niższe od uznawanych za S
miertelne [4].
2. Podstawowe biomarkery zatrucia dymami
pożarowymi
3. Specyficzne metody leczenia
Dymy pożarowe są mieszaniną gazów o działaniu
duszącym chemicznie, fizycznie i drażniącym. Czynni- GwałtownoS
ć działania toksycznego cyjanków oraz
kiem toksycznych, najczęS
ciej kojarzonym ze S
miertel- pogarszająca rokowanie współobecnoS
ć w dymach po-
nym skutkiem działania dymów, jest tlenek węgla. Ze żarowych innych gazów, w tym głównie tlenku węgla,
względu jednak na powszechne zastosowanie tworzyw stanowi czynnik obligujący do natychmiastowego dzia-
sztucznych, od kilku lat pojawiają się opinie o koniecz- łania leczniczego w okresie przed transportem do szpitala
noS
ci weryfikacji tego poglądu i wprowadzenia nowych [4, 5, 9, 7, 12]. W wielu krajach standardem stało się ru-
Zatrucia cyjankami  stary problem, nowe wyzwania 447
tynowe stosowanie antidotów przeciwcyjankowych przez zdeponowaną w krwinkach [32]. Cyjanki mogą uwalniać
zespoły ratownictwa medycznego, a nawet strażaków [4, się z erytrocytów także w wyniku procesów autolitycz-
5, 7, 12, 18, 23, 28]. Sytuacja ta spowodowała powstanie nych. W związku z tym wydaje się niezmiernie istotne
nowego problemu dla analityki i orzekania toksykolo- ustalenie standardu czasowego dla pobierania materiału
giczno-sądowego, ponieważ pojawiły się dodatkowe oraz wykonania analizy toksykologicznej, ponieważ mo-
czynniki ingerujące w kinetykę cyjanków. Potencjalnym że to ograniczyć wpływ czynników zakłócających.
czynnikiem zakłócającym badania analityczne może stać W opisanym wyżej eksperymencie zaskakujący i rów-
się również sama obecnoS
ć odtrutki we krwi i tkankach. nież trudny do wyjaS
nienia jest fakt, że w chwili S
mierci
Leczenie specyficzne zatruć cyjankami oparte jest na zwierząt S
rednie stężenie cyjanków w materiale kontrol-
stosowaniu trzech podstawowych rodzajów odtrutek: nym (bez azotynu sodu) było ponad dziesięciokrotnie
związków tworzących methemoglobinę, która następnie niższe (47,4 vs 3,56 mg/l). Możliwe, że było to spowodo-
wiąże jony cyjanowe; związków bezpoS
rednio łączących wane bardzo dynamicznym rozmieszczaniem cyjanków
się z cyjankami; donorów siarki, która w połączeniu w tkankach. Spadek stężenia cyjanków we krwi także
z nimi tworzy nietoksyczne tiocyjanki [8, 10]. przebiegał odmiennie. Po 23 godzinach doszło do ob-
niżenia go o 46%, a po 48 pozostało 10% wartoS
ci wyjS
-
ciowej. Wydaje się, że wpływ warunków przechowywa-
4. Odtrutki jako potencjalne czynniki nia materiału na kinetykę cyjanków jest kolejnym czyn-
zakłócające wynik analizy toksykologicznej nikiem, który musi być uwzględniany w opiniowaniu
i opiniowanie sądowo-lekarskie sądowo-lekarskim.
W przypadku mieszanej ekspozycji na tlenek węgla
Badania wpływu methemoglobinemii (MtHb) oraz i cyjanowodór częS
ć hemoglobiny ulega przemianie w kar-
czasu i warunków przechowywania materiału badaw- boksyhemoglobinę. Obniża to zdolnoS
ć transportu tlenu
czego na wynik analizy dowodowej przedstawił Moriya do tkanek. JednoczeS
nie jony cyjanowe blokują możli-
i in. [26]. Inspiracją do badań były obserwacje dokonane woS
ć wykorzystania tlenu w komórkach wskutek wyłą-
u ofiar pożarów. Analizy krwi wykonane metodą chro- czenia funkcji oksydazy cytochromowej [8, 10]. Wy-
matografii gazowej z zastosowaniem do izolacji techniki mienione mechanizmy powodują efekt sumowania anok-
analizy fazy nadpowierzchniowej (headspace) wykazały sji tkanek. W sposób szczególny dotyczy to narządów
znaczące różnice stężeń cyjanków, mimo że materiał po- krytycznych dla zatrucia  mózgu i serca. Z chwilą poda-
brany był od ofiar zmarłych w tych samym miejscu nara- nia antidotum o działaniu methemoglobinotwórczym po-
żenia. Eksperyment badawczy wykon any został na kró- jawia się kolejny czynnik upoS
ledzający transport tlenu.
likach, którym podano domięS
niowo S
miertelną dawkę W warunkach opisanego wyżej eksperymentu antidotum
cyjanku potasu. Grupa badana otrzymała przed podaniem podano przed iniekcją trucizny, uzyskując niewielkie stę-
trucizny 3% azotyn sodu w iniekcji (antidotum), a grupa żenie MtHb. Dla zrównoważenia potencjalnie S
miertel-
kontrolna  sól fizjologiczną. Serca zwierząt wypełnione nej dawki cyjanków niezbędne jest osiągnięcie stężenia
krwią przechowywano przez 1 godzinę w temperaturze minimum 15% MtHb [8]. W warunkach stresu podczas
460oC, co symulowało przegrzanie, następnie przez działań ratowniczych może dojS
ć do przedawkowania
23 godziny w temperaturze 20 25oC, a przez kolejne antidotum. Stężenia MtHb mogą osiągnąć wó wczas war-
48 godzin w temperaturze 4oC. Cyjanki oznaczano po 23 toS
ci wyższe niż 50% [8, 10, 14].
i 48 godzinach. MtHb spowodowana podaniem azotynu NiewłaS
ciwie wdrożona terapia może stać się dodat-
sodu osiągnęła wartoS
ć 6,9%. W grupie badanej po 23 go- kowym czynnikiem pogarszającym rokowanie [7, 15].
dzinach zaobserwowano spadek stężenia cyjanków o 85% Badania na myszach, którym podano subletalną dawkę
w relacji do wartoS
ci w chwili S
mierci zwierząt, ale po cyjanku potasu i następnie umieszczono je na kilka minut
dalszych 48 godzinach przechowywania w temperaturze w atmosferze CO wykazały, że po zastosowaniu odtrutki
4oC stężenie wzrosło do 37% wartoS
ci wyjS
ciowej. w postaci azotynu sodu S
miertelnoS
ć wzrosła o 25%
CzęS
ć serc zwierząt z grupy kontrolnej nie była pod- w stosunku do nieleczonej tym lekiem grupy kontrolnej.
dana schłodzeniu do 4oC i stężenie cyjanków było w tych W grupie, która otrzymała jako odtrutkę azotyn amylu,
przypadkach nieoznaczalne po zakończeniu eksperymen- S
miertelnoS
ć wzrosła o 43%, a po dwukrotnym zwiększe-
tu. WyjaS
nienie tego zjawiska jest trudne. Możliwe, że niu dawki aż o 59% [24]. Wysokie stężenie MtHb spo-
spowodowane zostało uwalnianiem się cyjanków z krwi- wodowane niewłaS
ciwą terapią może spowodować za-
nek w wyniku procesów autolitycznych, a następnie de- grażającą życiu uogólniona anoksję lub uszkodzenia wie-
ponowaniem ich w komórkach mięS
nia serca. Podobny lonarządowe [15].
proces może występować u zatrutych cyjankami ofiar po- Wymienione aspekty stosowania odtrutek, a w szcze-
żarów. Podanie antidotum o działaniu methemoglobi- gólnoS
ci możliwoS
ć zagrożenia życia wynikająca z nie-
notwórczym nie tylko powoduje redystrybucję cyjanków właS
ciwej diagnozy lub terapii, stwarzają realną możli-
z tkanek receptorowych do krwi, ale także zmniejsza pulę woS
ć popełnienia błędu lekarskiego. Ze względu na oko-
Problems of Forensic Sciences 2009, vol. LXXX, 441 449
448 Z. Kołaciński, K. R
liwkiewicz, R. Winnicka i in.
licznoS
ci zatrucia i rodzaj czynnika toksycznego sytuacja i badaniu krwi w kierunku obecnoS
ci COHb nie powinno
ta może stać się przedmiotem opiniowania dla toksyko- mieć miejsca. Brak równoczesnego oznaczenia cyjanków
logów i lekarzy sądowych. Jest to kolejny argument za może spowodować wyciągnięcie mylnych wniosków co
opracowaniem standardów toksykologicznego postępo- do przyczyny zgonu, szczególnie w przypadkach niskich
wania analitycznego. Wydaje się, że we wszystkich przy- stężeń COHb. Zastosowanie przez zespoły ratunkowe
padkach zatruć dymami pożarowymi, w których wdro- antidotów powodujących powstanie MtHb wymaga do-
żono leczenie specyficzne, a które zakończyły się zgonem, datkowo oznaczenia zawartoS
ci tej postaci hemoglobiny
należy dodatkowo oznaczać stężenie MtHb. Nie ma takiej we krwi w celu wykluczenia jej wpływu na przebieg za-
koniecznoS
ci, jeżeli w procesie terapeutycznym nie zo- trucia. Duża możliwoS
ć popełnienia błędów analitycz-
stały podane leki methemoglobinotwórcze. nych wynikająca z zastosowania antidotów, progresji
Terapia lekami methemoglobinotwórczymi wymaga procesów autolitycznych oraz braku standardów pobiera-
podania tiosiarczanu sodu bezpoS
rednio po ich zastoso- nia i przechowywania materiału biologicznego rodzi wąt-
waniu. Powstające wówczas tiocyjanki są wydalane przez pliwoS
ci, czy krew jest właS
ciwym medium do oceny
nerki. ObecnoS
ć tego leku powoduje jednak fałszywie narażenia na cyjanki. Lindsay i in. prezentują pogląd, że
wysokie wyniki stężenia cyjanków oznaczanych za po- wszystkie stosowane obecnie metody analityczne są nie-
mocą mikrodyfuzyjnych metod analitycznych [25, 31]. właS
ciwe i pracochłonne, a uzyskane wyniki nieporów-
Od kilku lat na rynku farmaceutycznym istnieje nowa nywalne i o małej wiarygodnoS
ci [21]. Należy więc zadać
generacja antidotum do stosowania u osób zatrutych cy- pytanie, czy w związku z tym kierunki badawcze zmie-
jankami. Hydroksykobalamina (HKB) jest odtrutką nie- rzające do usprawnienia analitycznych metod badania
konkurującą z cyjankami i tlenkiem węgla w procesie krwi są właS
ciwe?
transportu i utylizacji komórkowej tlenu [5, 7, 23, 28]. W 2001 roku Ikegaya i in. opublikowali wyniki badań
Jest prekursorem witaminy B12  cyjanokobalaminy. Wi- nad aktywnoS
cią oksydazy cytochromowej w różnych
tamina ta powstaje w wyniku przyłączenia jonów cyja- narządach zwierząt laboratoryjnych zatrutych S
miertelnie
nowych. Cyjanokobalamina jest wydalana z organizmu cyjankami [13]. Tkanki mózgu, serca, płuc i nerki były
przez nerki w czasie 2 3 dni. Badania wykonane na ho- homogenizowane, a następnie po wyizolowaniu mito-
dowlach fibroblastów z wykorzystaniem znakowanej chondriów mierzono aktywnoS
ć oksydazy cytochromo-
promieniotwórczo HKB wykazały, że penetruje ona do wej, wykorzystując jako substrat cytochrom c wyizolo-
wnętrza komórek, czyli działanie odtruwające odbywa wany z serca wołu. Cyjanki oznaczano w homogenatach
się w miejscach receptorowych [3]. Dotychczas nie wy- tkanek i krwi pełniej metodą fluorometryczną [30]. Ak-
kazano żadnych klinicznych objawów ubocznych zagra- tywnoS
ć oksydazy cytochromowej była najniższa w móz-
żających życiu po jej zastosowaniu [5, 7, 9]. Od 1996 ro- gu, co nie korelowało ze stężeniem cyjanków w tym
ku HKB została zaakceptowana do obrotu farmaceutycz- narządzie. Wyższe stężenia występowały we wszystkich
nego we Francji i weszła do użycia jako element wypo- pozostałych homogenatach i we krwi. Z wyjątkiem nerek
sażenia zespołów ratownictwa medycznego do rutyno- we wszystkich homogenatach tkankowych poziom ak-
wego podawania jej ofiarom pożarów [9, 28]. tywnoS
ci oksydazy cytochromowej był stabilny przez
HKB podawana w dawce skutecznie ratującej życie 2 doby. Stężenie cyjanków mierzone we krwi i homoge-
(5 g) powoduje różowe zabarwienie S
luzówek i moczu natach było niestabilne i stopniowo się obniżało; wystę-
oraz może być przyczyną uzyskiwania zawyżonych wy- powały znaczące różnice stężeń w zależnoS
ci od bada-
ników badań biochemicznych opartych na metodach ko- nego narządu. Autorzy tłumaczą to szybką S
miercią móz-
lorymetrycznych [11]. Wydaje się więc, że z tego powo- gu i zatrzymaniem krążenia przed zakończeniem procesu
du w opiniowaniu sądowo-lekarskim o przyczynie zgonu narządowej dystrybucji cyjanków.
z dużą ostrożnoS
cią należałoby oceniać wiarygodnoS
ć Możliwe, że równie interesującym kierunkiem ba-
badań toksykologicznych, których metodologia oparta dawczym byłoby oznaczanie aktywnoS
ci rodanazy mi-
jest na kolorymetrii. tochondrialnej lub stężenia tiocyjanków w narządach
Te-I i in. opisali przypadek blisko dwukrotnego wzros- krytycznych (mózg, serce).
tu stężenia cyjanków w osoczu pacjenta po godzinie od
podania HKB. Autorzy sugerują, że cyjanokobalamina
w procesie analitycznym podczas inkubacji z kwasem 5. Wnioski
uwalnia przyłączone uprzednio jony cyjanowe, dając fał-
szywie zawyżony wynik. Proces inkubacji jest podstawą 1. ObecnoS
ć cyjanowodoru w dymach pożarowych wy-
metodologiczną zastosowanej kolorymetrycznej metody maga uwzględnienia tego czynnika w analizach tok-
mikrodyfuzyjnej [32]. sykologicznych i w opiniowaniu sądowo-lekarskim.
Przedstawione dane zaczerpnięte z literatury przed- 2. Brak standardów dotyczących metod analitycznych
miotu wskazują, że opiniowanie sądowo-lekarskie u ofiar oraz pobierania i zabezpieczania materiału biolo-
pożarów oparte wyłącznie na analizie okolicznoS
ci zgonu
Problems of Forensic Sciences 2009, vol. LXXX, 441 449
Zatrucia cyjankami  stary problem, nowe wyzwania 449
gicznego powoduje możliwoS
ć mylnego opiniowa-
nia.
3. Stosowanie specyficznych metod leczenia zmienia
kinetykę cyjanków i wprowadza dodatkowe czynniki
zakłócające analizy toksykologiczne.
4. Niezbędne wydaje się wytyczenie lub kontynuacja
kierunków badawczych zmierzających do opracowa-
nia i wdrożenia poS
rednich metod kwantyfikujących
narażenie na cyjanki.
Problems of Forensic Sciences 2009, vol. LXXX, 441 449